一种电缆型配电网的不停电作业方法及系统与流程

本发明涉及电力系统配电网自动化及运维，尤其涉及一种电缆型配电网的不停电作业方法及系统。

背景技术：

1、在现有的城市电网中，电缆型配电网应用广泛。当需要对某段线路、环网柜或变压器进行检修、更换或故障处理时，传统方法通常是直接断开电源，导致下游用户被迫停电。这不仅影响供电可靠性指标（如rs-3），还可能给医院、数据中心、精密制造等重要用户造成巨大的经济损失。

2、现有技术中在确定不停电作业方案时，存在决策效率低以及方案执行效果较差的问题；同时，现有技术中存在通过路径搜索算法制定不停电路径的方案，然而，在传统的路径搜索算法应用于电缆铺设、复杂环境物流配送等场景时，传统最短路径算法大多仅聚焦于几何距离这一单一因素来评估路径优劣。如在电缆铺设中，只考虑两点间直线距离最短，却忽略了不同路段敷设电缆时的材料成本差异、电力传输过程中的阻抗影响，不同路段因线路材质、布局不同，阻抗有高低之分，高阻抗会带来额外功率损耗与电压降问题，以及路段环境风险，这种单因素考量方式无法满足实际工程中安全性、经济性、可靠性等多维度的综合需求。同时，传统a算法虽引入启发式函数引导搜索方向，但在复杂大规模路径网络下，若启发式函数设计单一，容易出现搜索盲目性，一方面可能过度扩展大量无关节点，导致算法时间复杂度飙升、计算资源浪费；另一方面，因未充分结合实际工程中阻抗、风险等因素对路径优劣的定义，找到的所谓最短路径在实际工程场景中并非真正最优。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电缆型配电网的不停电作业方法及系统，用于解决现有技术中存在的问题。

2、本发明提供了一种电缆型配电网的不停电作业方法，所述方法包括以下步骤：

3、s1：采集电缆型配电网的多源异构数据，并对所述多源异构数据进行数据预处理操作；

4、s2：建立电缆型配电网的配电网拓扑逻辑模型；

5、s3：根据所述配电网拓扑逻辑模型建立作业影响域以及临时旁路系统关键参数模型；

6、所述临时旁路系统关键参数模型包括旁路路径模型、容量需求模型以及设备选型模型；

7、所述旁路路径模型包括子图提取模块、路径搜索模块以及最优路径输出模块；所述子图提取模块通过图神经网络模型从所述配电网拓扑逻辑模型中提取出一个只包含影响域d内节点以及与所述确定的电源接入点、所述确定的负荷引出点相关的关键节点的连通子图g′；所述路径搜算模块为在所述连通子图g′中，应用改进a算法对所述连通子图g′中的每个边进行评估，得到推荐的临时旁路电缆敷设路径；所述最优路径输出模块用于输出所述推荐的临时旁路电缆敷设路径；

8、采用改进a算法对所述连通子图g′中的每个边进行评估，得到推荐的临时旁路电缆敷设路径具体为：

9、sa：对所述连通子图g′中的每个边新增边的风险因子参数；sb：对节点实际累计代价函数、启发式函数值以及总代价函数进行定义与初始化；sc：列表初始化与节点归属设置；sd：在主循环搜索阶段，进行节点扩展与代价更新，并进行最优节点选择与终止判断；se：在路径回溯阶段，构建反向路径，从而得到推荐的临时旁路电缆敷设路径；

10、s4：根据所述临时旁路系统关键参数模型的运算结果执行不停电作业。

11、优选地，所述sb中，设g(n)表示从起始节点star到节点n的实际累计代价函数，所述节点实际累计代价函数的初始化规则为：在改进a算法启动初期，除起始节点start外，所述连通子图g′中所有其他节点的g(n)均初始化为无穷大；起始节点start作为路径的起点，其到自身的实际累计代价自然为0，即g(start)=0；

12、设为优化后的启发式函数值，其中，所述启发式函数值的计算公式为：

13、；

14、式中，表示节点n到目标节点goal的几何距离；表示所述连通子图g′的整个路径网络中边的平均阻抗，为所述连通子图g′的整个路径网络中边的平均风险因子，α,β,γ分别为距离、阻抗、风险三个因素的权重系数，且满足α+β+γ=1，v为速度常数；

15、所述启发式函数值的初始化规则为：针对所述连通子图g′中每个节点n，均需按照上述公式计算其初始的启发式函数值；

16、设总代价函数f(n)是节点n的总代价，由所述节点n的实际累计代价参数和启发式函数值相加得到，即，所述总代价函数的表达式为：

17、；

18、所述总代价函数的初始化规则为：结合g(n)和的初始化结果，起始节点start的总代价函数为：

19、，对于所述连通子图g′其他节点，其总代价函数为：

20、。

21、优选地，所述sc中，所述列表初始化包括开放列表open初始化与关闭列表closed初始化；所述开放列表open用于存储所述改进a算法中待扩展的节点，在初始化阶段，将起始节点start加入开放列表，此时开放列表中仅有这一个节点；所述关闭列表closed用于存储所述改进a算法中已经完成扩展操作的节点，即这些节点的所有邻接节点都已被探索，且该节点不会再被重复扩展；在初始化阶段，关闭列表为空；

22、所述节点归属设置具体为：在完成所述开放列表与所述关闭列表的初始化后，需再次确认起始节点start的归属：即所述起始节点仅在所述开放列表中，不在所述关闭列表中。

23、优选地，所述sd中，在所述开放列表open中选取当前总代价函数f(n)最小的节点为当前节点current，判断所述当前节点current是否为目标节点goal：若是，进入下一步遍历操作；若否，将所述当前节点current从所述开放列表open移至所述关闭列表closed；

24、遍历所述当前节点current的所有邻接节点集合neighbor，计算每一个邻接节点的新实际累计代价函数，计算公式为：

25、；

26、式中，为综合代价函数，其计算公式为：

27、；

28、式中，e为从当前节点current到某个邻接节点的边；式中，表示当前节点current到某个邻接节点的几何距离；表示当前节点current的所有邻接节点构成的边的平均阻抗，为当前节点current的所有邻接节点构成的边的平均风险因子，α,β,γ分别为距离、阻抗、风险三个因素的权重系数；

29、若上述对应的邻接节点不在开放列表open中，将上述对应的邻接节点添加至所述开放列表open中，表示为新的待扩展节点，然后设置；计算上述对应的邻接节点neighbor到目标节点的启发式函数值；计算上述对应的邻接节点的总代价函数；并记录上述对应的邻接节点neighbor父节点为节点current，为后续路径回溯提供父子关系链路；

30、若上述对应的邻接节点在开放列表open中，且上述对应的邻接节点的新实际累计代价函数更优；更新neighbor节点的相关代价信息与父节点指向，具体为：更新，确保记录的是到neighbor节点的最新最小实际代价；重新计算总代价函数，并进行同步更新；重置上述对应的邻接节点的父节点为节点current，保证路径回溯时能指向更优的父节点链路。

31、优选地，在遍历完当前节点current的所有邻接节点后，对所述开放列表open中的节点执行预筛选操作；所述预筛选操作的具体规则为：设定预设阈值，将述开放列表open中满足总代价函数值超过所述预设阈值的节点进行过滤并舍弃，不再对其进行后续扩展处理。

32、优选地，所述预设阈值为以当前已找到的最优路径代价为基础，定义总代价函数值超过该最优路径代价的120%。

33、优选地，所述容量需求模型用于计算出所述推荐的临时旁路电缆敷设路径必须具备的最小载流能力；所述容量需求模型的输入包括所述作业影响域d内所有负荷节点的历史或预测最大负荷电流，所述配电网拓扑逻辑模型g中各之路的阻抗参数，设定的安全裕度系数。

34、优选地，所述容量需求模型的表达式为：

35、；

36、式中，为临时旁路电缆敷设路径的最小载流能力需求，为流经所述临时旁路电缆敷设路径的实际电流值，为作业影响域d内所有负荷节点的历史或预测最大负荷电流。

37、优选地，所述设备选型模型根据所述旁路路径模型和所述容量需求模型的计算结果从标准化的设备库中匹配并生成一个完整的、可直接采购和部署的临时旁路系统设备清单及其连接拓扑；所述设备选型模型的输入为所述推荐的临时旁路电缆敷设路径、所述临时旁路电缆敷设路径的最小载流能力需求、作业电压等级以及标准化设备数据库，所述标准化设备数据库包含各种型号的旁路开关、电缆、连接器、移动箱变及其技术参数；

38、所述设备选型模型包括旁路电缆选型子模块、旁路开关车选型子模块、连接与保护设备选型子模块以及拓扑模型生成子模块。

39、根据本发明的另一方面，提供一种电缆型配电网的不停电作业系统，所述系统采用上述的一种电缆型配电网的不停电作业方法，所述系统包括：

40、数据采集与预处理模块，用于采集电缆型配电网的多源异构数据，并对所述多源异构数据进行数据预处理操作；

41、配电网拓扑逻辑模型建立模块，用于建立电缆型配电网的配电网拓扑逻辑模型；

42、作业影响域以及临时旁路系统关键参数模型建立模块，用于根据所述配电网拓扑逻辑模型建立作业影响域以及临时旁路系统关键参数模型；

43、执行模块，用于根据所述临时旁路系统关键参数模型的运算结果执行不停电作业。

44、本发明实施例具有以下技术效果：

45、本实施例通过构建临时旁路系统关键参数模型，在物理层面将作业区与运行电网隔离，确保了用户在整个作业过程中持续获得电力供应，本实施例引入图论、优化算法等建立精确的数学模型，使得旁路路径选择、容量计算等关键环节更加科学、客观，减少了人为经验的依赖，提高了决策效率和方案最优性实。

46、本实施例通过引入包含几何长度、特定属性、风险等多维度的综合代价函数，能够更精准地贴合实际应用场景对路径优劣的定义。不同场景下只需调整权重系数，即可灵活适配业务需求；同时，在扩展过程中加入预筛选策略，依据总代价动态过滤open列表中的低价值节点，大幅削减了需要扩展的节点数量。实验证明，在大规模网络场景下，该策略可使算法的时间复杂度降低30%-50%，有效缓解了传统a算法在大数据量下的性能瓶颈，让算法能够在合理时间内输出路径规划结果。

47、通过优化启发式函数融入距离、阻抗、风险等多维度因素的平均信息，使启发式引导不再局限于几何距离，而是更贴合实际工程对多因素综合考量的需求。在搜索过程中，使得改进a算法能基于更全面的剩余路径代价估计选择扩展节点，大幅提升搜索方向的精准度，减少对无关节点的无效扩展，从而更高效地找到多维度综合最优路径。将实际累计代价函数初始化为体现起点到当前节点的多维度累计成本，并将总代价函数定义为实际累计代价与启发式估计剩余代价之和，使节点代价参数能全面反映路径在长度、阻抗、风险等维度的实际价值。这种多维度代价评估方式，让改进a算法在搜索过程中不仅能考虑路径走了多远，还能考虑走的路好不好，从而选出真正符合工程需求的最优路径。